河西走廊天然胡杨林的分布和...新特征及其与土壤因子的关系_马俊梅.pdf

第40卷第2期2023年2月Vol.40No.2Feb.2023干 旱 区 研 究ARIDZONERESEARCHhttp:/DOI：10.13866/j.azr.2023.02.07河西走廊天然胡杨林的分布和更新特征及其与土壤因子的关系马俊梅1,2，马剑平1，满多清1，郭春秀1,2，张裕年1,2，赵鹏1，王飞1，李元星1（1.甘肃省治沙研究所，甘肃 兰州730000；2.甘肃省荒漠化与风沙灾害防治重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地，甘肃 武威733000）摘要：通过对河西走廊天然胡杨林立地类型、分布、生长、更新特征及土壤因子调查，分析河西走廊天然胡杨分布、更新特征及其与土壤因子的关系。结果表明：（1）河西走廊天然胡杨林分布以疏勒河、黑河、石羊河三大流域的河岸阶地、古河道阶地及各流域下游绿洲耕地边缘为主。根据土地利用现状和立地条件，将现有天然胡杨林分为弃耕地林地、耕地及灌渠周围林地、现河道沿岸林地、古河道及戈壁低洼地林地4个类型。（2）耕地及灌渠周围林地和现河道沿岸林地胡杨生长、龄级构成及幼苗更新均优于弃耕地林地和古河道及戈壁低洼地林地；仅单位面积更新幼苗株数而言，耕地及灌渠周围林地最多，均值为22.13，其次是弃耕地林地20.92、现河道沿岸林地10.50，古河道及戈壁低洼地林地最少，为1.33。（3）不同类型胡杨林中，土壤因子各不相同，在020 cm及2040 cm土层中，耕地及灌渠周围林地、现河道沿岸林地土壤含水量均高于弃耕地林地和古河道及戈壁低洼地林地，且具显著性差异（P0.05）；020 cm土层中，土壤速效P表现为：现河道沿岸林地古河道及戈壁低洼地林地弃耕地林地和耕地及灌渠周围林地，2040 cm土层中，现河道沿岸林地土壤速效P明显低于其他3类林地（P0.05）；全N与有机质含量在不同类型林地中无显著差异（P0.05）；土壤电导率在020 cm和2040 cm土层中，表现为弃耕地林地显著小于其他3类林地（P0.05），尤其4060 cm土层中，古河道及戈壁低洼地林地显著大于其他3类林地（P0.05）；不同类型林地中，除020 cm土层中粗沙粒外，各土层中耕地和灌渠周围林地土壤黏粒、粉粒、粗沙粒占比均高于其他3类林地（P0.05）。（4）土壤水分、速效P含量与胡杨中龄、幼龄及幼苗株数呈正相关关系（P0.05）。加强林地管护，适时疏枝、去除枝枯梢、间伐及灌溉补水，可推动胡杨林可持续发展。关键词：河西走廊；天然胡杨；分布更新；土壤因子胡杨（Populus euphratica）为杨柳科杨属植物，具有耐盐碱、耐干旱、抗风沙及适应极端环境等特性，在我国主要分布于西北干旱内陆河流域，是该区域特有的、唯一的天然建群落叶乔木，也是西北干旱荒漠绿洲主要的生态屏障，为维护西北地区生态平衡发挥着极其重要的作用1-5。自20世纪以来，随着气候变化，人口增加，耕地扩展，水资源的不合理开发，河西内陆河流域水资源减少，区域生态恶化，疏勒河、黑河和石羊河三大内陆河流域胡杨林呈衰败模式，有成片的胡杨林死亡，分布面积缩小，林分衰退，更新受阻，其生态屏障功能减弱6-12。近年来，随着国家生态建设力度加大，河西三大内陆河流域综合治理工程相继实施，水资源得以统筹利用，各流域中下游胡杨分布区水文条件得到改善13，为胡杨种群恢复提供了良好的条件。胡杨因其独特的观赏性，正在成为当地城镇园林绿化和生态旅游业的热点树种，胡杨林恢复已成为区域生态建设和地方经济发展的一项重要举措，而如何科学合理地恢复和发展胡杨林成为亟待解决的关键问题。目前，已有学者在其他地区不同环境条件下就胡杨的繁殖特征与更新特征进行研究14-16，但对甘肃河西地区天然胡杨繁殖与更新特征的研究报道较收稿日期：2022-07-22；修订日期：2022-10-11基金项目：省重点研发计划项目（20YF8FA105）；国家自然科学基金（31860175）；省重点研发计划项目（21YF5NA034）作者简介：马俊梅（1968-），女，正高级工程师，主要从事植被修复及荒漠化防治.E-mail:通讯作者：马剑平.E-mail:224234页2期马俊梅等：河西走廊天然胡杨林的分布和更新特征及其与土壤因子的关系少。本文在对河西天然胡杨林分布、生长、更新及立地环境特征等情况进行调查的基础上，阐明河西天然胡杨林分布、更新特征，拟分析胡杨林退化原因、自然更新限制因子等，为胡杨林恢复重建提供科学依据和合理策略。1研究区概况河西走廊位于甘肃省境内，东起乌鞘岭，西至星星峡，南侧是祁连山脉，北侧是龙首山、合黎山和马鬃山，长约1000 km，总面积为27.11104km2，约占甘肃省面积的60%，地理位置37174248N，932310412E，行政隶属于甘肃省张掖、酒泉、武威、金昌、嘉峪关5个市。该地区地势南高北低，南部祁连山区海拔大部分在30003500 m以上，山前倾斜平原海拔一般为13002500 m，以黑山、宽台山和大黄山为界将走廊分隔为石羊河、黑河和疏勒河三大内陆河流域。由于地处欧亚大陆腹地，远离海洋，受地形和海拔高度的影响，河西走廊气候干旱，水热条件分布不均，降水量区域差异显著，大部分地区的年降水量在200 mm以下，年蒸发量为20003000 mm，属典型的大陆性干旱气候，是气候变化的敏感区和生态脆弱带。胡杨分布区植被除人工栽植植物外主要以旱生和超旱生灌木和草本为主，人工栽植植物有二白杨（Populus gansuensis）、新疆杨（Populus alba var.pyramidalis）、榆树（Ulmus pumila）、沙枣（Elaeagnus angustifolia）、梭梭（Haloxylonammodendron）等；天然灌木主要有柽柳（Tamarix ramosissima）、白刺（Nitraria tangutorum）、枸杞（Lycium barbarum）、黑果枸杞（Lycium ruthenicum）、沙拐枣（Calligonum mongolicum）、盐爪爪（Kalidium foliatum）、红砂（Reamuria songarica）等；半灌木有骆驼刺（Alhagi sparsifolia）、珍珠猪毛菜（Salsola passerina）、沙蒿（Artemisia desertorum）、合头草（Sympegma regelii）、灌木亚菊（Ajania fruticulosa）、红花岩黄耆（Hedysarum multijugum）等；草 本 主 要 有 花 花 柴（Karelinia caspia）、甘草（Glycyrrhiza uralensis）、苦豆子（Sophora alopecuroides）、盐生草（Halogeton glomeratus）、雾冰藜（Bassia dasyphylla）、猪毛菜（Salsolacollina）、碟果虫实（Corispermum patelliforme）、驼蹄瓣（Zygophyllum fabago）、骆驼蒿（Peganum nigellastrum）、骆驼蓬（Peganum harmala）、黄花矶松（Limonium aureum）、芨芨草（Achnatherum splendens）、鹅绒藤（Cynanchum chinense）、宽叶独行菜（Lepidium lotifolium）、乳 苣（Mulgedium tataricum）、大 叶 白 麻（Apocynum pictum）、沙米（Agriophyllum arenarium）、芦苇（Phragmites australis）、赖草（Leymus secalinus）、甘青铁线莲（Clematis tangutica）、灰绿藜（Chenopodium glaucum）、田旋花（Convolvulus arvensis）、蒙古鸦葱（Scorzonera mongolica）、河西菊（Hexinia polydichotoma）、虎尾草（Chloris virgata）、狗尾草（Setaria viridis）、针茅（Stipa capillata）等。河西走廊西部土壤类型以棕色荒漠土为主，中部为灰棕荒漠土，东部则为灰漠土、淡棕钙土和灰钙土。2研究方法2.1 林地类型划分及样地设置2021年9月，以当地林业部门提供的相关资料为基础，对河西走廊天然胡杨林进行调查。为了便于分析，根据河西走廊天然胡杨林立地类型和土地利用现状实际，将研究区胡杨林地分为弃耕地林地、耕地及灌渠周围林地、现河道沿岸林地、古河道及戈壁低洼地林地等4种类型，再根据各类林地分布数量，共设置样地33个，其中弃耕地林地6个、耕地及灌渠周围林地8个、现河道沿岸林地10个、古河道及戈壁低洼地林地9个，不同类型胡杨林样地分别设置于不同流域；样地大小以每一分布点胡杨林实际面积确定，分布面积大于50 m50 m的成片林，样地大小为50 m50 m，分布面积小于50 m50m时，样地大小以实际分布面积为准，最小样地面积为50 m20 m。对所有调查到的胡杨分布点进行坐标定位。2.2 植被调查与土样采集植被调查：调查每一样地内所有胡杨株数、树高、胸径、冠幅及生长情况，并分龄级计数，为了便于分析，将样地内胡杨各龄级株数及幼苗株数统一换算成1000 m2内的株数；胡杨龄级划分采用胸径替代法，即：5 cmD12 cm为幼龄树，12 cmD25cm为中龄树，25 cmD50 cm为成熟龄树，D50cm为过熟龄树，胸径5.0 cm以下的计为幼苗数17，同时调查样地内植物种类及盖度。土样采集：在每一样地内以五点法用土钻钻取胡杨根区（距树杆100 cm）土壤，取样深度为02022540卷干旱区研究cm、2040 cm、4060 cm，同一样地5个样点同一土层土样混合，然后分装两份，每份约100 g。一份随即称重（土壤鲜土重），然后带回室内烘干再称干重，测定土壤水分；另一份带回实验室，测定土壤养分、电导率及颗粒组成等。33 个样地共取土样198份。2.3 土壤因子测定土壤有机质采用重铬酸钾氧化外加热法；土壤全N采用凯氏消煮蒸馏法；土壤速效P采用氢氧化钠溶液-钼锑抗比色法；土壤pH值用蒸馏水（水土比5:1）浸提后pH计测定；电导率测试仪测定土壤电导率18；土壤颗粒组成采用马尔文激光粒度分析仪测定；土壤含水量采用烘干称重法测定，使用重量百分比表示，即土壤重量含水率=（土壤鲜质量（g）-土壤干质量（g）/土壤干质量（g）100%。2.4 数据统计与分析利用Excel 2016对调查数据进行录入、整理和计算，SPSS 20对不同类型林地土壤水分、养分、颗粒组成及电导率等指标进行单因素方差分析（one-way ANOVA），对样地内胡杨各龄级株数及更新幼苗株数与土壤因子之间的关系进行Pearson相关性分析，显著性水平P0.05。3结果与分析3.1 河西走廊天然胡杨林分布河西走廊天然胡杨林分布以疏勒河、黑河、石羊河三大流域的河岸阶地、古河道阶地及各流域下游绿洲耕地边缘为主。据2017年甘肃省林地年度变更调查，河西走廊现存集中连片的胡杨林面积为4506.59 hm2，其中：黑河流域天然胡杨林 1732.03hm2，人工林 1629.95 hm2；疏勒河流域天然胡杨林28.12 hm2，人工林196.48 hm2；石羊河流域天然胡杨林220 hm2，人工林700 hm2左右19。疏勒河流域天然胡杨从玉门市下西红号至阿克塞多坝沟水径流河道、河床两侧及戈壁低洼地呈零散点片状分布，以成熟林、中龄林为主。其中河曲部位幼龄树和中龄树较多，长势正常；远离河床和戈壁低洼地分布的胡杨林林龄较大，长势不佳，尤其流域北部及西南戈壁低洼地区胡杨林，多为高35 m的“小老头”树，林下土壤盐渍化严重，胡杨枯枝、枯梢甚至死亡现象明显；分布在玉门、瓜州、肃北、敦煌、阿克塞等地靠近农田的胡杨林，各龄级比较均匀，生长正常。黑河流域的天然胡杨主要分布在高台、金塔县区。具体现状为：一是沿黑河两岸断断续续呈带状分布的胡杨林，长势相对较好；二是远离现有河流的胡杨林呈零散的